基于Au/TiO_2/FTO结构忆阻器的开关特性与机理研究

采用简单的一步水热法在FTO导电玻璃上外延生长了锐钛矿TiO_2纳米线,制备了具有Au/TiO_2/FTO器件结构的锐钛矿TiO_2纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变开关特性和开关机理.结果表明,Au/TiO_2/FTO忆阻器具有非易失的双极性阻变开关特性.同时,在103s的时间内,器件在0.1 V的电阻开关比始终保持在20以上,表明器件具有良好的非易失性.此外,器件在低阻态时遵循欧姆导电特性,而在高阻态时则满足陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制,同时提出了基于氧空位导电细丝形成与断开机制的阻变开关模型.研究结果表明Au/TiO_2/FTO忆阻器将是一种很有发展潜力的下一代非易失性存储器.     

ZnO纳米线紫外探测器的制备和快速响应性能的研究

一维ZnO纳米结构由于具有比表面积大、室温下具有大激子结合能等特点而受到广泛关注. 但是如何实现纳米结构的器件一直是目前研究的一个挑战. 文章通过水热方法, 在玻璃衬底上实现了ZnO纳米线横向生长, 并制备出基于ZnO纳米线的金属-半导体-金属紫外探测器. 测量结果显示器件在365 nm处探测器的响应度达到5 A/W, 并且制备的探测器在空气中对紫外光照具有快速的响应, 其上升时间约4 s, 下降时间约5 s, 这与ZnO纳米线中的氧空位吸附和脱附水分子相关.     

ZnO纳米线场效应管的制备及I-V特性研究

采用静电探针和原子力探针技术,将化学气相沉积工艺制备的,长度为30—200 μm,直径80—750 nm的单根半导体ZnO纳米线搭接在Au,Zn,Al不同功函的金属隔离沟道两端,构建出了最基本的ZnO纳米线绝缘栅场效应管. 研究了沟道类型、纳米线直径、退火温度和外加栅压对ZnO纳米线场效应管I-V特性的影响. 利用半导体与金属材料的肖特基接触、欧姆接触的产生机理及电子输运理论,对结果进行了分析和讨论. 关键词： ZnO纳米线 场效应管 I-V特性')" href="#">I-V特性     

ZnO半导体电导型X射线探测器件研究

本文制备了基于ZnO纳米线阵列和ZnO薄膜的Ag-ZnO-Ag电导型X射线探测器件,研究了它们对X射线的响应特性.薄膜器件在100 V偏置时的响应度达到0.12μC/Gy,纳米线阵列器件在50 V偏压下的响应度达到0.17μC/Gy.器件工作机理研究表明,器件的响应过程与表面氧吸附与解吸附效应有关,氧气吸附与解吸附过程使得X射线辐照下的载流子寿命大幅度增加,从而使得器件对X射线具有较高的响应度.本文研究结果表明ZnO薄膜和纳米线阵列器件在X射线剂量测量领域具有应用前景.     

Eu~(3+)掺杂浓度及基质氧空位对Ca~(2-x)Eu_xSnO_4发光性能的影响

采用高温固相法制备Ca_(2-x)SnO_4:xEu~(3+)(x=0,0.001,0.005,0.01,0.015,0.02)发光材料,分别在空气和真空氛围中进行烧结,研究Eu3+掺杂浓度及基质中氧空位对样品发光性能的影响。随着Eu~(3+)离子浓度的增加,发射强度呈逐渐增大的趋势,主发射峰由两个分别位于614 nm和618 nm的峰逐步合为一个位于616nm的发射峰。在Ca_(2-x)SnO_4∶xEu~(3+)样品的激发光谱中,存在着200~295 nm的Eu~(3+)-O~(2-)电荷迁移带,随着Eu~(3+)离子浓度的增加,电荷迁移带的峰位由271 nm红移到286 nm。此外,在Eu~(3+)离子掺杂浓度相同的情况下,真空中烧结得到样品的发光强度是空气中烧结得到样品的2倍。这是由于在真空氛围中烧结产生的氧空位增加使得传导电子密度升高,导致发光强度增加。而且,氧空位的增加导致电子陷阱的增多,这使得Ca_(2-x)SnO_4∶xEu~(3+)样品的余辉性能得到了很大程度的提高。     

Pd/Au纳米结构制备和粒子组分自旋的谱学性能研究

为研究Pd/Au纳米结构制备和电催化性能、控制粒子大小组分和自旋,用油浴热分解方法制备了核/壳纳米结构Pd/Au双金属合金纳米颗粒,采用PVP和多元醇作表面活性剂和稳定剂,依据溶液浓度、颗粒大小、吸附能控制晶相获得了均匀、一致的2层和3层Pd/Au纳米样品,并采用HAADF和HRTEM测试了纳米结构尺寸形貌,用EDS测试了成分分布,试验产物用TEM/XRD进行了表征,结果表明,Pd/Au具有面心立方八面体结构,与Au/Pd核壳不同,纳米Pd/Au具有活性、耐久性、电催化性和稳定性。     

量子点器件的三端电测量研究

利用三端电测量方法，研究了调制掺杂二维电子气结构的量子点器件输运特性.报道了可分别测量二维电子气电阻和量子点隧穿电阻的实验方法.实验结果表明：量子点的横向耦合控制了量子点器件在小偏压下的电输运特性. 关键词： 自组装量子点 二维电子气 量子隧穿 肖特基接触     

ZnO纳米线场效应管的制备及I-V特性研究

采用静电探针和原子力探针技术,将化学气相沉积工艺制备的,长度为30-200μm,直径80-750 nm的单根半导体ZnO纳米线搭接在Au,Zn,Al不同功函的金属隔离沟道两端,构建出了最基本的ZnO纳米线绝缘栅场效应管.研究了沟道类型、纳米线直径、退火温度和外加栅压对ZnO纳米线场效应管I-V特性的影响.利用半导体与金属材料的肖特基接触、欧姆接触的产生机理及电子输运理论,对结果进行了分析和讨论.     

单根砷掺杂氧化锌纳米线场效应晶体管的电学及光学特性

采用化学气相沉积（CVD）的方法在砷化镓基底上合成直径为20 nm左右、长约数十微米的氧化锌纳米线,然后采用热扩散的方法,将生长于砷化镓基底之上的氧化锌纳米线通过600 ℃,30 min的有氧退火处理后,获得了砷掺杂的氧化锌纳米线.将获得的掺杂后的氧化锌纳米线采用电子束曝光以及真空溅射镀膜的方法将钛/金合金作为接触电极引出,从而构建成场效应晶体管.文中研究了单根氧化锌纳米线砷掺杂前后的电学特性,证实了通过砷掺杂来获得p型的氧化锌纳米线的可行性.构建的p型砷掺杂氧化锌场效应晶体管的跨导为35 nA/V,载流 关键词： p型ZnO纳米线 砷掺杂 场效应晶体管 光致发光     

Au/SrTiO3/Au界面电阻翻转效应的低频噪声分析

本文研究了Au/SrTiO₃/Au三明治结构中的双极电阻翻转效应, 观察到高、低阻态的电阻弛豫现象. 低频噪声测量表明高、低阻态的电阻涨落表现出1/f行为. 对比试验表明, 高阻态的低频噪声来源于反向偏置肖特基势垒和氧空位的迁移, 强度较大, 低阻态的噪声则源于类欧姆接触底电极区域的氧空位迁移导致的载流子涨落, 强度较低. 同时, 界面上氧空位浓度的弛豫导致了高、低阻态的弛豫过程. 关键词： 电阻翻转效应 低频噪声 氧空位     

合成温度和N2/O2流量比对碳纤维衬底上生长的SnO2纳米线形貌及场发射性能影响

采用化学气相沉积法系统研究了合成温度和N₂/O₂流量对生长在碳纤维衬底上的SnO₂纳米线形貌及场发射性能的影响规律. 利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM), X射线衍射(XRD)及能谱仪(EDS)对产物细致表征, 结果表明, SnO₂纳米线长径比随反应温度的升高而增大; 随N₂/O₂流量比值的增大先增大后变小, 场发射测试表明, 合成温度780 ℃, N₂/O₂流量比为300 : 3 时SnO₂纳米线阵列具有最佳的场发射性能, 开启电场为1.03 V/μm, 场强增加到1.68 V/μm时, 发射电流密度达0.66 mA/cm², 亮度约2300 cd/m².     

氧化钨纳米线气敏传感器的制备及其室温NO_2敏感特性

纳米结构的氧化钨有高比表面积和气体吸附能力,在气体传感器领域得到了广泛研究.本文采用磁控溅射金属钨薄膜和两步热氧化工艺在二氧化硅衬底上生长出氧化钨纳米线.通过改变第二步氧化温度,研究退火温度对氧化钨纳米线气敏特性的影响.采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱分析仪和透射射电子显微镜表征材料的微观特性和晶体结构,利用静态配气法测试气敏性能.研究结果表明,经过退火处理后氧化钨纳米线密度略微降低,300℃比400℃退火后的氧化钨结晶性差,对应的表面态含量多,有利于室温气体敏感性.测试NO_2的气敏性能,经过对比得出300℃退火温度下制备的氧化钨纳米线在室温下表现出较很好的气敏响应,对6 ppm(1 ppm=10~(-6))NO_2达到2.5,对检测极限0.5 ppm NO_2响应达1.37.氧化钨纳米线在室温下表现出反常的P型响应,是因为氧化钨纳米线表面被氧气吸附形成反型层,空穴取代电子成为主要载流子所致.     

金衬底调控单层二硫化钼电子性能的第一性原理研究

基于密度泛函的第一性原理研究了金衬底对单层二硫化钼电子性能的调控作用. 从结合能、能带结构、电子态密度和差分电荷密度四个方面进行了深入研究. 结合能计算确定了硫原子层在界面的排布方式, 并指出这种吸附结构并不稳定. 能带结构分析证实了金衬底与单层二硫化钼形成肖特基接触, 并出现钉扎效应. 电子态密度分析表明金衬底并没有影响硫原子和钼原子之间的共价键, 而是通过调控单层二硫化钼的电子态密度增加其导电率. 差分电荷密度分析表明单层二硫化钼的导电通道可能在界面处产生. 研究结果可对单层二硫化钼晶体管的建模和实验制备提供指导.     

Ni/Au与N掺杂p型ZnO的欧姆接触

研究了Au,In,Ni/Au三种不同金属膜与N掺杂p型ZnO的接触特性,发现Ni/Au双层膜更适合作为其欧姆电极材料,并比较了不同气氛和不同温度退火对Ni/Au电极的影响.发现在O₂中退火电极性能发生蜕变,而在N₂中退火性能得到改善.指出即使在N₂中退火,退火温度的选择也是至关重要的,本实验在400℃,氮气气氛下退火150s,得到了较好的欧姆接触特性.     

Design,fabrication, and characterization of Ti/Au transition-edge sensor with different dimensions of suspended beams

For photon detection, superconducting transition-edge sensor (TES) micro-calorimeters are excellent energy-resolving devices. In this study, we report our recent work in developing Ti-/Au-based TES. The Ti/Au TES devices were designed and implemented with a thickness ratio of 1:1 and different suspended structures using micromachining technology. The characteristics were evaluated and analyzed, including surface morphology, 3D deformation of suspended Ti/Au TES device structure, I-V characteristics, and low-temperature superconductivity. The results showed that the surface of Ti/Au has good homogeneity and the surface roughness of Ti/Au is significantly increased compared with the substrate. The structure of Ti/Au bilayer film significantly affects the deformation of suspended devices, but the deformation does not affect the I-V characteristics of the devices. For devices with the Ti/Au bilayer (150μm×150μm) and beams (100μm×25μm), the transition temperature (T_c) is 253 mK with a width of 6 mK, and the value of the temperature sensitivity α is 95.1.     

悬空氧化铟纳米线晶体管制备与光电性能表征

一维(1D)半导体纳米线在纳米电子学和纳米光子学中表现出色。然而,纳米线晶体管的电特性对纳米线与衬底之间的相互作用非常敏感,而优化器件结构可以改善纳米线晶体管的电学和光电检测性能。本文报道了通过一步式光刻技术制造的悬浮式In₂O₃纳米线晶体管,显示出54.6 cm²V^?1s^?1的高迁移率和241.5 mVdec^?1的低亚阈值摆幅。作为紫外光电探测器,光电晶体管显示出极低的暗电流(~10?13 A)和高响应度1.6×10⁵ A?W^?1。悬浮晶体管的沟道材料的这种简单而有效的制备方法可广泛用于制造高性能微纳米器件。     

TiO2/SnO2 electron transport double layers with ultrathin SnO2 for efficient planar perovskite solar cells

The electron transport layer (ETL) plays an important role on the performance and stability of perovskite solar cells (PSCs). Developing double ETL is a promising strategy to take the advantages of different ETL materials and avoid their drawbacks. Here, an ultrathin SnO₂ layer of ～ 5 nm deposited by atomic layer deposit (ALD) was used to construct a TiO₂/SnO₂ double ETL, improving the power conversion efficiency (PCE) from 18.02% to 21.13%. The ultrathin SnO₂ layer enhances the electrical conductivity of the double layer ETLs and improves band alignment at the ETL/perovskite interface, promoting charge extraction and transfer. The ultrathin SnO₂ layer also passivates the ETL/perovskite interface, suppressing nonradiative recombination. The double ETL achieves outstanding stability compared with PSCs with TiO₂ only ETL. The PSCs with double ETL retains 85% of its initial PCE after 900 hours illumination. Our work demonstrates the prospects of using ultrathin metal oxide to construct double ETL for high-performance PSCs.     

Sputtered SnO2 as an interlayer for efficient semitransparent perovskite solar cells

SnO₂ is widely used as the electron transport layer (ETL) in perovskite solar cells (PSCs) due to its excellent electron mobility, low processing temperature, and low cost. And the most common way of preparing the SnO₂ ETL is spin-coating using the corresponding colloid solution. However, the spin-coated SnO₂ layer is sometimes not so compact and contains pinholes, weakening the hole blocking capability. Here, a SnO₂ thin film prepared through magnetron-sputtering was inserted between ITO and the spin-coated SnO₂ acted as an interlayer. This strategy can combine the advantages of efficient electron extraction and hole blocking due to the high compactness of the sputtered film and the excellent electronic property of the spin-coated SnO₂. Therefore, the recombination of photo-generated carriers at the interface is significantly reduced. As a result, the semitransparent perovskite solar cells (with a bandgap of 1.73 eV) based on this double-layered SnO₂ demonstrate a maximum efficiency of 17.7% (stabilized at 17.04%) with negligible hysteresis. Moreover, the shelf stability of the device is also significantly improved, maintaining 95% of the initial efficiency after 800-hours of aging.     

Al纳米线不同晶向力学行为和变形机制的模拟

采用分子动力学模拟计算方法,考察具有较高层错能的Al纳米线沿不同晶向的力学行为和变形机制。在相同计算条件下与具有较低层错能的Ni、Cu、Au和Ag等FCC金属纳米线进行比较。结果表明：在力学行为方面,Al纳米线的弹性模量呈现明显的结构各向异性,满足E_[111] > E_[110] > E_[100]的关系,这一关系在FCC金属纳米线中普遍成立;Al纳米线的屈服应力随晶向呈现σ_y[100] > σ_y[111] > σ_y[110]的关系,这一关系在具有较低层错能的FCC金属纳米线中不具有普遍性,这与体系中位错形成机制密切相关。根据拉伸变形过程微观结构的演变规律,阐明Al纳米线不同晶向的变形机制,并与具有较低层错能的Ni、Cu、Au和Ag等FCC金属纳米线的变形机制进行比较。结果表明,对于尺度较小的高层错能Al纳米线,Schmid因子和广义层错能均难以准确预测其变形机制。     

Electrical and dielectric characterization of Au/ZnO/n-Si device depending frequency and voltage

Au/Zn O/n-type Si device is obtained using atomic layer deposition(ALD) for Zn O layer, and some main electrical parameters are investigated, such as surface/interface state(Nss), barrier height(Φb), series resistance(Rs), donor concentration(Nd), and dielectric characterization depending on frequency or voltage. These parameters are acquired by use of impedance spectroscopy measurements at frequencies ranging from 10 k Hz to 1 MHz and the direct current(DC) bias voltages in a range from-2 V to +2 V at room temperature are used. The main electrical parameters and dielectric parameters,such as dielectric constant(ε"), dielectric loss(ε"), loss tangent(tan δ), the real and imaginary parts of electric modulus(M and M), and alternating current(AC) electrical conductivity(σ) are affected by changing voltage and frequency. The characterizations show that some main electrical parameters usually decrease with increasing frequency because charge carriers at surface states have not enough time to fallow an external AC signal at high frequencies, and all dielectric parameters strongly depend on the voltage and frequency especially in the depletion and accumulation regions. Consequently, it can be concluded that interfacial polarization and interface charges can easily follow AC signal at low frequencies.